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Probing the atomic structure and physical properties of super-cooled liquid alloys during vitrification

研究課題

研究課題/領域番号 15K18201
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 金属物性・材料
研究機関東北大学

研究代表者

G コンスタンティノス  東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 助教 (30526794)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2016年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2015年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワードアモルファス / 金属ガラス / 準結晶
研究実績の概要

The scope of this work is to uncover how the structure of liquid metals changes in their pathway to vitirification. A metallic glass is formed when a melted alloy is cooled rapidly enough so that crystallization is avoided upon solidification. However, the way the atomic structure of the liquid converts to the glassy structure is generally unknown, mainly because the acquisition of structural information in the supercooled liquid regime is hindered by crystallization. In this work we were able to overcome this limitation and achieve in-situ vitrification of various metallic alloys in a high energy synchrotron beam using a state of the art aerodynamic levitation technique. This important achievement allowed the acquisition of structural data in the whole range from the liquid through the super-cooled liquid and the glassy state offering a unique possibility to study the structural evolution during vitrification. The results indicate the existence of three non-crystalline regimes in the liquid’s pathway to vitrification. The structural evolution below the melting temperature deviates from that of the liquid, pointing to a crossover in the evolution of the liquid’s structure. The local order in the short and medium range (SRO and MRO) increases rapidly as the supercooled liquid approaches the glass transition temperature Tg, below which the structure “freezes”. The structural rearrangements in the supercooled liquid are found to be correlated with a rapid increase in viscosity of metallic liquid upon cooling.

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Mechanically induced waves in metallic glass foils2016

    • 著者名/発表者名
      N. Panagiotopoulos, M. Yousfi, K. Georgarakis, A.R. Yavari
    • 雑誌名

      Materials and Design

      巻: 90 ページ: 1110-1114

    • DOI

      10.1016/j.matdes.2015.10.149

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Microstructure and mechanical behavior of metallic glass fiber reinforced Al alloy matrix composites2016

    • 著者名/発表者名
      Z. Wang, K. Georgarakis, K. Nakayama, Y. Li, A. Tsarkov G. Xie, D. Dudina D. Louzguine, A.R. Yavari
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 24384 号: 1 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1038/srep24384

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] The structural pathway of metallic liquids to vitrification2016

    • 著者名/発表者名
      K. Georgarakis
    • 学会等名
      The 11th International Conference on Bulk Metallic Glasses
    • 発表場所
      St. Louis, USA
    • 年月日
      2016-06-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Tracing the Pathway of Metallic Liquids to Amorphization (poster)2016

    • 著者名/発表者名
      K. Georgarakis
    • 学会等名
      AIMR International Symposium 2016 (AMIS2016), Sendai, Japan
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      2016-02-22
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural evolution during vitrification of metallic liquids2016

    • 著者名/発表者名
      K. Georgarakis
    • 学会等名
      International Workshop on Structure and Dynamics of Glasses
    • 発表場所
      Tohoku University, Sendai, Japan
    • 年月日
      2016-02-21
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Probing the structure of glass forming metallic liquids during vitrification2015

    • 著者名/発表者名
      K. Georgarakis
    • 学会等名
      157th Meeting of The Japan Institute of Metals and Materials
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tracing the Pathway of Liquid Alloys to Vitrification2015

    • 著者名/発表者名
      K. Georgarakis
    • 学会等名
      International Symposium on Metastable and Nanostructured Materials (ISMANAM 2015)
    • 発表場所
      Paris, France
    • 年月日
      2015-07-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-01-16  

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